第10期 2016年10月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2016)10000404
D0I: 10. 13462/j. cnki. mmtamt. 2016. 10. 002
超声椭圆振动复合化学机械研磨
硅片运动轨迹仿真研究
刘曼利，侯军峰，杨卫平
（江西农业大学工学院，南昌330045）
No.10 Oct.2016
摘要：为了实现高效率、高质量地加工硅片，提出一种超声椭圆振动辅助固结磨粒化学机械复合研磨硅片的新方法。首先简要介绍该方法所用装置及其工作原理，通过对研磨硅片的运动分析，建立其运动轨迹坐标系的数学模型并进行计算，然后借助MATLAB软件对研磨轨迹形状及其密度分布进行
了仿真研究，其方法和结论可有效的为今后实验研究提供可供参考的理论依据。关键词：超声椭圆振动；化学机械；研磨；轨迹仿真；硅片
中图分类号：TH126；TG506
文献标识码：A
An Investigation on Trajectory Simulation about Ultrasonic Elliptical Vibration
Assisted Fixed Abrasive Grinding of Silicon Wafer LIU Man-li, HOU Jun-feng, YANG Wei-ping
( College of Engineering, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China)
Abstract: In order to achieve high efficiency, high quality processing of silicon, puts forward a kind of ul-trasonic elliptic vibration assisted consolidation of abrasive chemical mechanical grinding compound new method for silicon wafers First briefly introduce the method used device and its working principle, through analyzing the movement of grinding wafers, establish its mathematical model of the trajectory coordinates calculated, and then with the help of MATLAB software, simulation research on the shape and density dis-tribution of the lapping tracks, its methods and conclusions can effectively provide reference theory basis for the experimental research in the future.
Key words : ultrasonic elliptical vibration;chemical mechanical; grinding; silicon wafer;trajectory simulation
引言 0
现代社会对电子元件的需求量不断增加，对其性能以及集成度要求越来越高，同时要求其具有更低的制造成本[1-2]，继而对硅片的制造技术提出了新的、更高的要求。全球90%以上的集成电路都采用单晶硅作为基底材料，并要求其具有很好的面型精度和表面质量，硅片加工质量的好坏直接影响产品的质量和性能[3]。硅片的研磨环节是影响硅片面型精度和表面质量的主要环节。多年的发展产生出了多种研磨方法如化学机械研磨、固结磨料研磨等，但不同的研磨方法也存在着一些如研磨效率低、磨粒利用率低等问题[46]
超声振动辅助化学机械加工以其具有的较低的切削力，较高的加工表面质量和加工效率等诸多优点[79]】，近年来受到广泛重视。固结磨料加工，由于其磨具在研磨过程中所出现的磨损不影响磨具面型精
收稿日期：2015-11-18
度，进而有利于提高工件的面型精度。而且，还较好解决了传统的游离磨料研磨效率低、磨料浪费严重及研磨质量不易控制、对环境污染等缺点，而使该技术得到越来越广泛的关注，并认为固结磨粒加工代表广硅片平坦化技术的发展方向[10-12]
本文为实现高效率、高质量地加工硅片，提出一种
超声循圆振动辅助固结磨粒化学机械复合研磨硅片的新方法。为此，首先开展超声椭圆振动辅助化学机械固结磨粒研磨（以下简称复合研磨）硅片表面的仿真实验研究，通过仿真实验，探究出快速获得试验参数进而为实际加工提供参考依据。
硅片表面复合研磨装置
1
本实验装置采用化学机械固结研磨方式，研磨头辅以超声椭圆振动以带动固结磨片，实现对硅片的超声椭圆振动研磨。其结构如图1所示。
$基金项目：国家自然科学基金（51065011）：国家留学基金委，江西省研究生创新专项资金项目（YC2013-S127）
作者简介：刘曼利（1992一），女，安微怀远人，江西农业大学硕士研究生，研究方向为精密超精密加工及其表面技术，（E-mail)manliliu0531@163.
n通语作者：杨卫平（1963—），男，潮南新化人，江西农业大学教授，研究方向为特种加工技术，（E-mail）wp_yangl@126.eom。万芳数据